Титан 2-го класса и 5-го класса: ключевые различия и применение

Титан и его сплавы занимают лидирующие позиции среди современных промышленных материалов. В аэрокосмической отрасли его часто называют «космическим металлом» из-за исключительного соотношения прочности-к-весу. В морской технике он известен как «океанский металл» за его непревзойденную устойчивость к коррозии в морской воде.

Когда для проекта выбирается титан, одним из наиболее распространенных и важных вопросов является: следует ли выбрать коммерчески чистый титан Grade 2 или широко используемый сплав Grade 5 (Ti-6Al-4V)? Ответ зависит от требований к производительности, условий окружающей среды и бюджета.

В этой статье представлено подробное-сравнение титана марки 2 и 5, основанное на данных, с указанием их химического состава, механических свойств, коррозионной стойкости, особенностей обработки и наиболее подходящих-применений.

01

Титан класса 2 (технически чистый титан)

Чистота выше 99%, классифицируется как технически чистый (CP) титан.

Содержит лишь небольшое количество железа (менее или равно 0,30%) и кислорода (менее или равно 0,25%).

Сохраняет относительно низкую плотность ~4,5 г/см³.

Известен превосходной коррозионной стойкостью и биосовместимостью.

Соответствует стандартам ASTM B265; эквивалент TA2 в Китае.

02

Титан марки 5 (сплав Ti-6Al-4V)

Альфа-бета-титановый сплав, состоящий примерно на 90 % из титана, на 6 % из алюминия и на 4 % ванадия.

Алюминий повышает прочность и устойчивость к повышенным температурам.

Ванадий повышает прочность и усталостную прочность.

Обеспечивает прочность на разрыв выше 895 МПа-примерно в 2,6 раза выше, чем у класса 2.

Эквивалент TC4 в Китае, на него приходится более половины использования титановых сплавов в мире.

 

Предел прочности и текучести

Класс 2: Предел прочности на разрыв больше или равен 345 МПа, предел текучести больше или равен 275 МПа, удлинение около 20%. Хорошо подходит для деталей со средней-нагруженностью, таких как химические трубопроводы, теплообменники и архитектурные детали.

Класс 5: Предел прочности при растяжении больше или равен 895 МПа, предел текучести больше или равен 828 МПа, удлинение около 10%. Обладает прочностью,-подобной стали, при весе всего лишь 60 %, поэтому он незаменим в аэрокосмической отрасли.

Твердость и сопротивление усталости

Класс 2: Относительно мягкий (HRB 60–70), что позволяет легко формовать и сгибать его;-идеально подходит для трубок и компонентов, требующих регулярной формовки.

Класс 5: более твердый (HRB 95–100) с превосходной усталостной прочностью, обычно выбирается для шасси, деталей двигателей и других приложений, требующих высоких-напряжений.

Температурная устойчивость

Класс 2: сохраняет стабильность до ~300 градусов, подходит для сред с умеренным тепловым воздействием.

Класс 5: надежность при температуре 400–500 градусов и выдерживает кратковременное-воздействие до 600 градусов, что делает его предпочтительным выбором для реактивных двигателей и высокоэффективных-автомобильных компонентов.

Ковка и прокатка

Класс 2: Предлагает широкий диапазон обработки, его легче ковать и прокатывать с высоким выходом материала. Холодную штамповку можно выполнять без предварительного нагрева, что делает ее экономически-эффективной для деталей, производимых в больших объемах.

Класс 5: требует точного контроля температуры во время ковки, обычно 1000–1020 градусов. Сплав-быстро затвердевает, поэтому обработка требует низких скоростей резания, интенсивного охлаждения и специального инструмента.

В результате стоимость его обработки обычно на 30–50% выше, чем у Grade 2.

Свариваемость

Степень 2: Известен превосходной свариваемостью. Сварные швы имеют механические свойства, близкие к основному металлу, и обычно достаточно стандартных методов TIG или MIG. Обработка после-сварки минимальна, что делает ее удобной для изготовления.

Класс 5: Свариваемый, но более требовательный. Для предотвращения загрязнения требуется защита аргоном высокой-чистоты, а также часто требуется термообработка после-сварки для снятия остаточных напряжений. Для критически важных компонентов аэрокосмической или медицинской промышленности предпочтительны передовые методы, такие как электронно-лучевая сварка (EBW) или лазерная сварка.

Обработка поверхности

Степень 2: Может подвергаться химическому травлению для удаления оксидов, в результате чего поверхность становится гладкой и чистой, чего часто достаточно для использования в химическом оборудовании или строительстве.

Класс 5: часто усиливается анодированием или керамическим покрытием для повышения твердости и износостойкости. Это объясняет ее присутствие не только в аэрокосмической отрасли, но и в производстве потребительских товаров премиум-класса, таких как-часы высокого класса.

Оба сорта естественным образом образуют защитную оксидную пленку TiO₂, что обеспечивает им превосходную коррозионную стойкость. Тем не менее, существуют некоторые различия:

Степень 2: Обладая более высокой чистотой, он образует более однородный пассивный слой, превосходно работающий в высокоагрессивных химических средах.

Степень 5: В целом отличная, но немного менее устойчива, чем степень 2, к некоторым сильным кислотам, таким как плавиковая кислота.

Примеры на практике

Морское и химическое использование. Марка 2 часто превосходит нержавеющую сталь в морской воде или условиях,-богатых хлоридами.

Биосовместимость: степень 2 широко используется для хирургических инструментов и имплантатов, не -несущих-в то время как версия ELI класса 5 предпочтительна для ортопедических имплантатов,-несущих нагрузку, таких как тазобедренные суставы.

Хотя технические характеристики являются ключевым фактором, на выбор материала часто влияют не только стоимость, но и долгосрочная-ценность. Здесь разница между 2-м и 5-м классом становится одинаково значимой.

Класс 2: как правило, более доступен по цене, что делает его практичным выбором для крупномасштабных-применений, где основным требованием является устойчивость к коррозии.

Класс 5: обычно более дорогой, особенно в медицинских-формах, но более высокая стоимость компенсируется его превосходной прочностью и производительностью в критически важных отраслях.

Затраты жизненного цикла

Класс 2: Обеспечивает более низкие затраты на техническое обслуживание в таких отраслях, как химическая обработка и морское машиностроение, где важен длительный срок службы.

Уровень 5. Несмотря на более высокие первоначальные затраты, он часто сокращает циклы замены в аэрокосмической и медицинской отраслях, что приводит к долгосрочной-экономии.

Класс 2 — это экономически-эффективный выбор для проектов,-ориентированных на защиту от коррозии, а класс 5 оправдывает свою более высокую цену за счет долгосрочной-эффективности в требовательных приложениях.

Титан Grade 2 или Grade 5 — это не вопрос того, какой из них лучше, а какой из них подходит для данной работы.

Выбирайте класс 2, когда коррозионная стойкость, свариваемость и экономическая эффективность являются наиболее важными.

Выбирайте класс 5, когда важны высокая прочность, усталостная прочность и работоспособность в экстремальных условиях.

почему выбирают нас

 

Мы предлагаем широкий ассортимент титановых материалов и готовых деталей, в том числе:

Титановые трубы и трубы: Бесшовные и сварные трубы коммерческого и аэрокосмического класса (Gr1, Gr2, Gr5, Gr7, Gr9, Gr12), подходящие для теплообменников, трубок конденсаторов и трубопроводных систем.

Титановые слитки и стержни: Круглые, шестигранные и квадратные стержни, горяче-катанные, кованые и холоднотянутые-, доступны в различных диаметрах и длинах.

Титановая пластина и лист: Плиты, листы и полосы стандартных и нестандартных размеров, идеально подходящие для сосудов под давлением, химической обработки и морского применения.

Титановая проволока и фольга: тонкая проволока для сварки, крепежа и медицинского применения, а также ультра-тонкая фольга для специализированного промышленного использования.

Прецизионные титановые детали с ЧПУ: изготовленные по индивидуальному заказу-компоненты, фитинги, фланцы, крепежные детали и сложные детали, изготовленные из титановых заготовок, прутков или пластин с жесткими допусками.

 

Для получения расценок, технических спецификаций или обсуждения требований вашего проекта к титановым трубкам, стержням, пластинам, листам, проволоке, фольге или нестандартным компонентам, обработанным на станках с ЧПУ, свяжитесь с нашей командой.

Напишите нам по адресу:info@gneemetal.com